高中物理粤教版3第三章热力学基础第03节能量守恒定律 第3章第23节

1．一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量×104J，气体对外界做功×104J，则该理想气体的()A．温度降低，密度增大B．温度降低，密度减小C．温度升高，密度增大 D．温度升高，密度减小【解析】由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得：Q＝×104J得：W＝－×104J，可知ΔU大于零，气体内能增加，温度升高，A、B错；气体对外做功，体积增大，密度减小，C错，D对．【答案】D2．气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了120J的热量，它的内能的变化是()A．减小20J B．增大20JC．减小220J D．增大220J【解析】研究对象为气体，依据符号规则，对外做功W＝－100J，吸收热量Q＝＋120J．由热力学第一定律有：ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J＞0，说明气体的内能增加，故选项B正确．【答案】B3.固定的水平汽缸内由活塞B封闭着一定量的理想气体，气体分子之间的相互作用可以忽略．假设汽缸的导热性能很好，环境的温度保持不变．若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图3­3­6所示．则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列结论，其中正确的是()图3­3­6A．气体对外界做功，气体内能减小B．气体对外界做功，气体内能不变C．外界对气体做功，气体内能不变D．气体向外界放热，气体内能不变【解析】用力F缓慢拉活塞时，气体膨胀，对外做功，但由于汽缸的导热性能很好，环境温度又不变，汽缸会从外界吸收热量而保持与环境温度相同，因而气体的内能不变，故B选项正确．【答案】B4．给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变、不计分子势能，则胎内气体()A．从外界吸热B．对外界做负功C．分子平均动能减小 D．内能增加【解析】选胎内气体为研究对象．由于气体温度不变，气体状态变化遵循玻意耳定律．放水前气体的压强大，在放水过程中，气体的压强逐渐减小，体积增大，气体对外界做正功，B错误．由热力学第一定律知ΔU＝W＋Q，气体温度不变，分子的平均动能不变，内能不变，从外界吸收热量，A正确，C、D错误．【答案】A5．(双选)如图3­3­7，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中()图3­3­7A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变【解析】抽开隔板K，a内气体体积变大，由于b内真空，所以a气体不做功，由热力学第一定律可得B正确．内能不变，故温度不变，体积变大，故压强变小，所以D正确，A、C错．【答案】BD6．从坝顶上流下的水，冲动水轮机，水轮机又带动发电机，发出电来，这中间的能量转换关系最完整的叙述是()A．由水的机械能转化为发电机的机械能B．由水的势能转化为水的动能，再转化为电能C．由水的势能转化为水的动能，再转化为水轮机的动能，最后转化为电能D．由水流的动能转化为水轮机的动能，再转化为发电机的动能，最后转化为电能【解析】从坝顶上流下的水，首先是势能转化为动能，冲动水轮机，转化为水轮机的动能，水轮机又带动发电机，是动能转化为电能，故C叙述最完整．【答案】C7．如图3­3­8所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是()图3­3­8A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量【解析】该“永动机”叶片进入水中，吸收热量而伸展划水，推动转轮转动，离开水面后向空气中放热，叶片形状迅速恢复，所以转动的能量来自热水，由于不断向空气释放热量，所以水温逐渐降低，A、B、C错，D对．【答案】D8．如图3­3­9所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降的过程中，筒内空气体积减小()图3­3­9A．从外界吸热 B．内能增大C．向外界放热 D．内能减少【解析】本题考查气体性质和热力学第一定律，由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，选项B、D均错．热力学第一定律公式ΔU＝W＋Q，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W取正号，ΔU＝0，所以Q为负，即气体向外放热，故选项A错，C对．【答案】C9.如图3­3­10所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加热气体使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热Q，气体的内能增加为ΔU，则()图3­3­10A．ΔU＝Q B．ΔU＜QC．ΔU＞Q D．无法比较【解析】解题的关键是弄清参与转化和转移的各种能量哪些增、哪些减．A、B两部分气体开始的合重心在中线以下，混合均匀后，合重心在中线上，所以系统的重力势能增大，根据能量守恒定律可得，吸收的热量应等于增加的重力势能与增加的内能之和，即Q＝ΔEp＋ΔU，显然，Q＞ΔU.【答案】B10．如图3­3­11所示，有两个同样的球，其中a球放在不导热的水平面上，b球用细线悬挂起来，现供给a、b两球相同的热量，则两球升高的温度为()图3­3­11A．Δta＞Δtb B．Δta＜ΔtbC．Δta＝Δtb D．无法比较【解析】a球：吸收热量等于球的内能增加量与重力势能增加量之和；b球：吸热过程中其重力势能减小．吸收热量相同的情况下，Δta＜Δtb，故选B.【答案】B11.如图3­3­12所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，cd平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法不正确的是()图3­3­12A．从状态d到c，气体不吸热也不放热B．从状态c到b，气体放热C．从状态a到d，气体对外做功D．从状态b到a，气体吸热【解析】从状态d到c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，还要保持内能不变，一定要吸收热量，故A错．气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小(降温)，就一定要伴随放热的过程，故B对．气体从状态a到状态d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，故C对；气体从状态b到状态a是一个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故D对，故选A.【答案】A12．在一个标准大气压下，水在沸腾时，1g的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043cm3变为1676cm3.已知水的汽化热为2J/g.求：(1)体积膨胀时气体对外界做的功W；(2)气体吸收的热量Q；(3)气体增加的内能ΔU.【解析】取1g水为研究系统，1g沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量，同时由于